AI賦能世代的跨域共學 ──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐 黃琴扉 國立高雄師範大學 chinf1027@yahoo.com.tw 前言 近年來，人工智慧（Artificial Intelligence, AI）發展十分快速，而化學教育也正站在一個重要的轉折點。「化學」不再只是實驗室中的學科知識，而是一門與生活情境、永續議題與跨領域素養深度連結的學科，如何在不同學習階段中，善用 AI 與數位工具，協助學生理解抽象的化學概念、建構科學探究能力，並將化學知識轉化為面對真實世界問題的行動力，已成為當前化學教育不可迴避的重要課題。 本期《臺灣化學教育期刊》專題以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為主軸，匯集四篇來自教學現場的實踐研究，結合人工智慧、元宇宙、STEAM 教育、環境化學與永續發展（SDGs）等面向，呈現 AI 如何在不同教學脈絡中，成為支持化學學習與教學創新的關鍵力量。這些文章不僅展現科技融入的可能性，更回應化學教育在素養導向課程中，可成為支持探究歷程、跨域整合與行動實踐的核心角色。 本期文章導讀 第一篇：人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐 本篇文章介紹人工智慧（AI）與教育元宇宙融入國小自然課程的設計理念與教學實踐，文章中可以發現作者們以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」的主題為例，透過沉浸式科技，希冀能引導學生主動探究、合作學習與創造表達；教學過程中，學生在虛擬環境中進行實驗、觀察與推論，並運用AI助教進行學習反饋，將抽象概念轉化為可感知的體驗，教師則透過學習數據追蹤學生歷程，調整教學策略，展現以學習者為中心的課堂樣貌。本文的研究成果發現，結合人工智慧與元宇宙不但可以拓展跨領域自然課程的教學邊界，更能有效將「看不見的變化」轉化為可觀察、可操作與可反覆驗證的學習經驗，為未來科學與化學教育提供新型態發展方向。 第二篇： AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施—以「我的3D故事書」為例 本文以「我的3D故事書」跨領域STEAM營隊為例，探討人工智慧（AI）融入化學教育的課程設計與教學實踐，並透過融合化學教育與永續發展目標，開發創意課程，課程設計以專案式學習（PBL）與建構主義為理論基礎，並將CoSpaces視為認知工具，促使學生將抽象的化學現象外顯為可操作的3D模型與程式邏輯。營隊採四階段鷹架式學習架構，依序涵蓋SDGs議題導入、AI輔助腳本設計、3D建模與CoBlocks編程實作，以及成果發表與反思。課程內容聚焦於氣候行動、海洋生態與責任消費等永續發展議題，以化學角度詮釋環境變遷與人類行為間的關聯，展現其對化學反應、材料科學與環境議題的深刻理解。 第三篇：AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用 本篇文章主要是結合校園鳥類生態資源與環境化學議題，探討AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用；該文章中提及作者以108課綱所強調的素養導向學習為核心，在校內設計四節以「環境化學用藥與鳥類保育」為核心的微課程，課程主軸聚焦於化學汙染對生態系統，特別是鳥類生存與遷徙所造成的影響，並透過AI工具促進學生的自主探究與行動實踐。課程中，教師引導學生運用Google智慧鏡頭、Merlin App、ChatGPT與Gemini等AI工具，進行鳥類辨識，並透過資料蒐集與化學物質查詢，探究如加保扶、DDT與滅鼠藥等環境化學用藥對生態造成的危害。此外，作者在課程融入學校願景發展之5C策略，包括關懷（Care）、創思（Creative）、進取（Can-do）、檢核（Check）與循環（Cycle），引導學生從環境觀察、資訊查證到化學知識建構與行動反思，逐步內化環境化學素養。整體而言，本文展現AI輔助下兼具科技運用、人文關懷與永續意識的環境化學教學模式，為國小跨領域自然與化學教育提供具體可行的實務參考。 第四篇： AI賦能下的跨領域化學教育創新—以國小永續議題PBL課程為例 本篇文章的主軸，是以國小場域為實踐現場，探討在AI賦能與數位融入下，國小如何發展以永續發展目標（SDGs）為核心的跨領域化學教育，並透過專案式學習（PBL）深化學生的基礎化學素養。課程設計上，學校行政以全校性課程架構串聯「覺察—探究—行動」三個歷程，並導入生成式AI作為教師的「教學副駕駛（Co-Pilot）」，協助課程共備、教案生成、化學概念視覺化與評量設計。教師在具備扎實學科教學知識（PCK）的基礎上，進一步發展結合AI的AIPACK能力，使AI成為輔助深化教學而非取代專業判斷的工具，透過AI生成分子結構圖、化學反應模擬與綠色化學安全指引，成功降低化學教學的抽象性與實驗風險。在學生學習層面，PBL課程結合「食、衣、住、行」等永續主題，引導學生探究塑膠高分子結構、酸鹼中和、水質檢測、材料回收與能源化學等議題，將基礎化學知識實際應用於永續行動設計。總結來說，本文作者提出一套可行的國小跨領域化學教育模式，說明在以教學法為核心、科技為輔助的前提下，AI能成為推動永續教育與化學素養普及化的重要關鍵。 結語 本期專題以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為核心主軸，回應人工智慧快速發展下，化學教育角色與樣貌的深刻轉變，本期四篇文章皆立基於教學現場，從不同面向展現AI賦能化學與自然教育的多元可能，透過老師、學生的共同努力，讓化學不再只是實驗室中的知識體系，而是能夠連結生活情境、永續議題與跨領域素養的重要學科。此外，如何善用AI與數位工具，協助學生理解抽象概念、深化探究歷程，並將化學知識轉化為面對真實世界問題的行動力，是當代化學教育的重要課題，本期四篇文章，也展現是非常好的整合範例，四篇文章的核心價值可以展現出，AI並非取代教師專業，而是作為支持探究、促進跨域整合與深化學習的關鍵助力。在以教學法為核心、科技為輔助的前提下，化學教育得以在數位時代中兼顧科學嚴謹性、人文關懷與永續行動，為未來跨領域化學教育的發展提供具體而可行的實踐方向。  

《臺灣化學教育》第六十三期（2026年3月） 目  錄 主編的話 第六十三期主編的話／周金城〔HTML｜PDF〕 本期專題【專題編輯／黃琴扉】 AI賦能世代的跨域共學 ──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐／黃琴扉〔HTML｜PDF〕 AI賦能世代的跨域共學： 人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐／王政弘、盧俐雯〔HTML｜PDF〕 AI賦能世代的跨域共學： AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施——以「我的3D故事書」為例／吳宜真、黃琴扉〔HTML｜PDF〕 AI賦能下的跨領域化學教育創新： 以國小永續議題PBL課程為例／謝相如〔HTML｜PDF〕 AI賦能世代的跨域共學：A I工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用／吳峯森〔HTML｜PDF〕 課程教材／化學小故事【專欄編輯／張澔】 《化學鑑原》之最新化學元素：銫、銣、鉈、銦／張澔〔HTML｜PDF〕 教學教法／化學實驗室【專欄編輯／廖旭茂】 簡易比色計的發展A-濁度計的設計與實驗探究／廖旭茂〔HTML｜PDF〕

第六十三期 主編的話 周金城 國立臺北教育大學自然科學教育學系 ccchou62@tea.ntue.edu.tw 前言 第28屆國際化學教育研討會（28th International Conference on Chemistry Education, ICCE 2026）將於2026年7月13日至17日於土耳其東部城市Erzurum舉行，並與歐洲化學教育研究會議（ECRICE）聯合辦理，提供跨國化學教育交流與合作的重要平台（International Conference on Chemistry Education, 2026）。本會議為全球最具代表性的化學教育國際學術盛會之一，匯聚來自世界各地的學者與實務教師，共同探討化學教育的最新研究成果與教學創新實踐。2026年會議主題為「Chemistry Education in the Age of Artificial Intelligence」，聚焦人工智慧、數位科技與化學教育的整合應用，涵蓋概念學習、教學設計、教師專業發展以及社會性科學議題（Socioscientific Issues, SSI）等重要面向，對當前教育現場與未來教學趨勢具有高度啟發性。 在人工智慧快速發展的背景下，國際化學教育的關注焦點正逐步轉向AI與數位科技在教與學中的應用。ICCE 2026以此為主題，正反映當前全球教育發展趨勢，也突顯化學教育在數位轉型中的關鍵角色。呼應此一發展方向，本期特別規劃以「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」為主題之專題，期望透過多元教學實踐與研究成果的呈現，提供教師與研究者具體的參考與啟發。歡迎有興趣之讀者踴躍參與國際交流，拓展視野。 本期專題 本期專題共有四篇文章，專題主編是特別邀請國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所所長黃琴扉教授來負責，主題為「AI賦能世代的跨域共學──跨領域化學教育在數位時代的創新實踐」。AI時代已經來臨，生成式AI如何在化學教育中如何結合會是一個重要的議題。第一篇是由國立高雄大學工藝與創意設計學系王政弘教授和國立高雄大學數位內容設計研究中心盧俐雯教授所撰寫《人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐》，文章探討以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」為例，透過虛擬環境實驗與AI助教回饋，將抽象概念轉化為可感知的學習體驗，並展現以學習者為中心的教學調整歷程。結果顯示學生學習參與與理解深度明顯提升，人工智慧與元宇宙的融合亦拓展自然課程邊界，成為連結知識、人文與永續教育的重要橋樑。 第二篇是由國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所吳宜真、黃琴扉教授針對《AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施—以「我的3D故事書」為例》，文章探討以「我的3D故事書」營隊為例，結合AI與CoSpaces Edu建構可支援VR之3D虛擬學習環境，進行化學元素導向的STEAM教學，透過生成式AI與3D創作，讓學生以化學概念為核心發展具科學與敘事性的互動作品，並融入SDGs環境議題。 研究結果顯示，此教學設計能有效提升學生的化學素養、創意思考與永續意識，並促進跨領域整合與科技應用能力，為AI與3D虛擬環境融入化學教育提供實務參考。 第三篇是由屏東縣潮和國民小學謝相如校長所撰《AI工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用》，文章探討國小如何透過AI賦能與數位融入，發展以綠色化學為核心並結合SDGs的跨領域PBL課程，透過全校性活動串聯覺察、探究與行動，並以生成式AI作為教師教學副駕駛(Co-Pilot)優化課程設計。研究結果顯示，AI能有效提升教師TPACK能力，並深化學生在週期表元素、酸鹼中和與廢棄物化學分解等基礎化學議題的理解，促進國小化學素養與永續教育之整合發展。 第四篇是由高雄市左營區屏山國民小學吳峯森主任所撰《AI賦能下的跨領域化學教育創新—以國小永續議題PBL課程為例》，文章探討以環境化學為主軸，結合AI工具，引導學生探究化學汙染對生態，特別是鳥類生態的影響，並強化人與自然環境之間的連結。透過5C策略（Care、Creative、Can-do、Check、Cycle）促進學生將知識轉化為實際行動，如支持友善耕作，進而提升學習成效並落實108課綱素養導向理念。 綜上所述，本期四篇專題文章從虛擬環境、STEAM營隊設計、校本課程推動到環境化學PBL實踐，多元展現AI融入化學教育的創新樣貌，不僅深化學生科學理解與永續意識，也促進教師專業成長與跨領域整合能力。整體而言，人工智慧已逐步成為連結知識、情境與行動的重要媒介，為未來化學教育在數位時代的轉型與發展提供具體方向與啟示。 本期專欄 本期專欄收錄兩篇文章。第一篇為化學史介紹，收錄義守大學通識教育中心張澔教授之研究，探討1871年傅蘭雅與徐壽編譯之《化學鑑原》中，對當時新發現之銫、銣、鉈與銦等元素性質的描述。本文從科學史觀點切入，說明兩人如何引介西方文獻以介紹新元素，並完整呈現這四種元素的發現歷程、生成方式、特徵與化學性質，展現當時最前沿的元素知識，具有重要的知識傳播與時代意義，同時亦讓讀者體會一百多年前科學轉譯工作的艱辛。 第二篇為化學實驗設計與探究之介紹，收錄臺中市大甲高中廖旭茂老師所撰〈簡易比色計的發展A－濁度計的設計與實驗探究〉。本文介紹一款簡易濁度計，採用紅外線 IR LED 與三用電表即可量測溶液濁度，無需程式編寫；裝置由 USB 供電，並搭配電阻調整光強，操作簡便且具彈性。實驗結果顯示，其檢量線 R² 最高可達0.9998，與商用儀器相當，且可量測較高濁度範圍，具良好的教學與應用價值。 結語 綜觀本期內容，從國際化學教育發展趨勢，到AI融入跨領域教學的多元實踐，再到化學史與實驗探究的深化呈現，展現當代化學教育在數位轉型中的重要面貌。人工智慧已逐步成為連結知識、情境與行動的關鍵媒介，不僅改變教學方式，也重新定位教師與學習者的角色。期盼本期內容能提供教師與研究者具體啟發，並促進教學實務與學術研究之交流，共同推動化學教育在數位時代的持續發展。 參考文獻 International Conference on Chemistry […]

AI賦能世代的跨域共學： 人工智慧與元宇宙融入國小自然課程設計與實踐 王政弘1,*、盧俐雯2 1 國立高雄大學工藝與創意設計學系 2 國立高雄大學數位內容設計研究中心 * wang101@nuk.edu.tw 摘要：教學現場隨科技演進而多元發展，從網路學習到電腦與平板應用及新興科技，呈現數位教學日益深化與沉浸化的趨勢。透過沉浸式科技，引導學生主動探究、合作學習與創造表達。本研究以「水溶液的酸鹼性」與「自然生態保育」為例，學生在虛擬環境中進行實驗、觀察與推論，並運用AI助教進行學習反饋，將抽象概念轉化為可感知的體驗。教師則透過學習數據追蹤學生歷程，調整教學策略，展現以學習者為中心的課堂樣貌。結果顯示，學生能有效提升其學習參與與理解深度。人工智慧與元宇宙融合不僅拓展了自然課程的教學邊界，更讓科技成為連結知識、人文與永續教育的橋樑，本文期待能提供相關教師與研究人員交流參考，為未來科學教學開啟新視野。 國小自然課程教學的新視界 近年來人工智慧（Artificial Intelligence, AI）與虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術的快速發展，正深刻改變自然與科學教育的面貌。面對人工智慧時代的學習挑戰，學生不僅需要理解知識，更需具備運用科技探究與表達的能力。教育元宇宙（Educational Metaverse）作為一種整合AI、VR與即時互動的學習環境，正悄悄改變學生學習自然領域課程的方式。 在實體自然與科學課程中，學生常難以理解微觀或抽象的現象，如酸鹼反應、聲音傳播、能量守恆等。這些內容若僅透過文字或靜態圖像講述，缺乏可視化工具與實驗條件受限，容易使學生難以真正理解「看不見的變化」。若能透過AI與元宇宙創建具體、沉浸的學習情境，則學生可在體驗中探索概念，從操作與互動過程中形成理解與認知（Pagano, 2013）。 在國小自然課程中，透過教育元宇宙平台進行VR教材模擬實驗與AI輔助參與（Engagement）、探究（Wondering）、組織（Organization）、驗證（Validation）與應用（Application）等學習行為模式的推動，讓原本有安全考量而僅能透過教師示範操作的實驗，或是原本需較長時間才可能觀察到的現象與型態變化或是需要大量想像力的科學歷程變得可觀、可操作、也可試錯與再現。 本文以國小自然課程為核心，探討本團隊近年推動教育元宇宙創新應用期間，透過整合AI與元宇宙平台功能，將新科技融入教學的設計理念與實踐，本文並分享數個國小端實際應用實施案例，分析其教學策略、學生反應與學習轉化歷程，並從理論與實務層面提出反思與啟示，期待能提供相關教師與研究人員交流參考。 教育元宇宙平台 為回應教學現場需求，本研究建構 EWOVA 學習行為模式作為平台設計核心，涵蓋參與、探究、組織、驗證與應用五大歷程，平台能相容各廠牌頭盔、桌上型電腦等載具，操作直覺化容易上手，並對應學生從情境導入到知識遷移的完整學習路徑。平台設計依據各階段學習行為建置對應模組功能，如「參與」整合課程管理、身分驗證與虛擬分身模組以營造情境；「探究」與「組織」階段結合教材跳轉技術、 AI 輔助與歷程紀錄工具強化問題探索與概念建構；「驗證」與「應用」則透過互動模組、表情管理模組，支持歷程反思與成果應用的發表。整體設計強調模組化、視覺化與彈性應用，並將模組功能置入相對應空間：STEAM教室、互動學習區及小組跨域討論區等，作為沉浸式學習與教學實踐的重要場域。互動學習區有如實體空間之講堂，具有一鍵上課、影音播放、3D模型召喚、即時辨識語音轉文字與翻譯等功能；小組跨域討論區共有4個分組沙發區，除了一鍵分組、組內影音播放、3D模型召喚、即時辨識語音轉文字與翻譯等功能外，該區域也是預設登入大廳，空間中另可執行教材跳轉、AI小助教對話等功能，並有教材單元測驗成績排行榜、訊息公告等資訊，提供師生瀏覽。   (A)STEAM教室 (B)互動學習區 (C)小組跨域討論區 圖1：EWova教育元宇宙平台各空間區域  課程設計：人工智慧與元宇宙的結合實踐 一、「水溶液的酸鹼性」課程 本文以嘉義市林森國小與臺南市河東國小教師共備設計實施之課程為例，兩校皆採用教育部教育大市集VR教材「酸鹼魔法屋」為課程融入教材及POE教學策略（預測Prediction-觀察Observation-解釋Explanation），其中林森國小並結合EWova教育元宇宙平台虛擬空間及內建AI輔助功能，構成八節沉浸式學習課程。課程主題聚焦於「水溶液的酸鹼性」，旨在透過具體的實驗操作與情境化任務，協助學生從日常現象出發，發現、觀察並推論自然科學原理，培養探究思維與概念整合能力（Solanes et al., 2023）。 （一） 參與（Engagement）：引發動機與建立情境 課程開始，學生選擇個人喜愛的虛擬分身角色後登入教育元宇宙平台之「互動學習區」，教師均播放均一平台教材影片讓學生認識何謂水溶液，並透過生活素材引導學生進入主題情境，並展開提問與互動，並接續引導學生進行「預測」所舉例之固態物質是否溶解。如圖2，AI於此階段輔助功能包含：即時辨識語音轉文字與翻譯、AI生成3D模型及提問引導，輔助教師教學內容與指令的清晰傳達、主題互動及促進學生的情境投入與問題覺察。 (A) AI即時辨識語音轉文字與翻譯   (B)AI生成3D模型 圖2：「參與」階段可運用於學習輔助的功能示意圖 （二）探究（Wondering）：觀察現象與提出假設 接著，課程規劃登入「酸鹼魔法屋」VR教材中進行虛擬實驗。如圖2所示，學生可從元宇宙環境中直接點選教材看板，即可跳轉到VR教材中進行實驗。學生以2至3人一組，輪流進行VR教材第一、二單元，完成每人二種溶質的測試，透過操作不同的溶液組合，教師引導學生思考並於學習單上記錄：「該溶質可不可以溶於水中？如果可以，該溶質溶解於水中的最大量是多少？」、「增加水量時，未溶解的物質會有什麼變化?」、「在水溫升高時，未溶解的物質會有什麼變化?」學生逐步形成假設並移動至教育元宇宙平台之「小組跨域討論區」，分組討論分享自己「觀察」到哪些溶質可以溶解、哪些溶質不可溶解，並「解釋」其原因。此階段AI工具可幫助學生整理觀察與討論紀錄；並依學生輸入內容即時給出反思性提示，幫助學生完成假設變因，促進延伸或深層思考。 (A)在元宇宙中直接跳轉進入教材 (B)學生進行虛擬實驗操作過程 圖3：「探究」階段於教育元宇宙平台中運用於學習輔助的功能示意圖 （三）組織（Organization）：整理資料與建構概念     在完成多次探究觀察後，教師應用VR教材第三、四單元內容，協助學生增強觀念與歸納重點，並於此階段於「小組跨域討論區」中各分組沙發區預先設定補充教學影片、新聞報導等教材，引導學生思考在日常生活中，運用到酸鹼溶液特性，解決生活上的髒污問題的案例，並依據先前的學習經驗與紀錄，建構成科學概念，同時亦完成分組討論與解釋。此階段中教育元宇宙平台透過AI技術蒐集與視覺化學習歷程紀錄，協助教師確認學生理解與迷思概念分布，調整教學內容與進度。   […]

AI賦能世代的跨域共學： AI融入化學教育之跨領域STEAM營隊設計與實施——以「我的3D故事書」為例 吳宜真、黃琴扉 國立高雄師範大學科學教育暨環境教育研究所         611137010@mail.nknu.edu.tw 摘要：隨著人工智慧（Artificial Intelligence, AI）與虛擬實境（Virtual Reality, VR）技術的快速發展，教育現場正逐漸從單向知識傳遞轉向互動與創造並行的學習模式。本文以「我的3D故事書」營隊為例，探討AI與CoSpaces Edu（2025更名為Delightex）結合化學課程設計之跨領域STEAM教學實踐。營隊主要以國小高年級及國中學生為對象，結合AI文字生成，如ChatGPT、POE與3D虛擬創作平台（CoSpaces），讓學生以化學概念為核心，創作出兼具科學知識與敘事美感的互動式故事作品。課程融入聯合國永續發展目標（SDGs），特別聚焦於SDG 13（氣候行動）、SDG 14（保育海洋生態）及SDG 15（保護陸域生態）。學生作品如〈森林守護者〉、〈海洋的呼喚〉與〈趕流行的代價〉等，以化學角度詮釋環境變遷與人類行為間的關聯，展現其對化學反應、材料科學與環境議題的深刻理解。研究結果顯示，AI與3D動畫建模結合的教學設計能有效提升學生的化學素養、創意思考與永續意識，並促進其跨領域整合與科技運用能力。本文最後提出AI與VR融入化學教育的實施建議，期能作為未來STEAM教育推動的參考。 教學的挑戰與趨勢 二十一世紀教育的核心目標，在於培養具備深度領域知識與廣泛跨域協作能力的 T 型人才。然而，化學作為一門探究物質組成、結構、性質與變化的學科，其教學長期面臨兩大挑戰：抽象性與脈絡脫節。 首先，微觀的分子結構、原子軌域、化學鍵結以及反應動態機制，對國小高年級學生而言是更為抽象的概念。雖然國小階段尚未進入系統化的化學學習，但對於物質的變化、溶解、燃燒等化學現象的觀察與探究，是科學素養的基礎。傳統教學模式多依賴實體模型或靜態圖表，難以有效呈現化學變化的動態性與時間性。有研究指出，學生常需仰賴強大的空間感知能力（Spatial Perception），以想像二維表示法背後的真實三維結構（邱美虹、傅化文，1993）。尋求創新的教學策略以克服化學抽象性，成為化學教育研究的當務之急。其次，許多化學課程內容與學生的生活經驗及當代社會議題缺乏連結，導致學生難以理解化學知識在解決真實世界問題上的實用價值。 近年來，隨著 AI 技術的發展與 VR/AR 混合實境 (Mixed Reality, MR) 平台的普及，3D 虛擬宇宙（Virtual Universe）的建構工具如 CoSpaces Edu 提供了克服上述挑戰的潛在解決方案。CoSpaces Edu 平台允許使用者透過直覺式的拖曳介面，快速建構 3D 虛擬場景，並透過視覺化編程語言（CoBlocks），賦予場景中的物件互動邏輯。 本研究進一步整合 AI 文字生成工具（如：ChatGPT、POE等）於課程中。AI 作為學生的「虛擬腳本協作者」，協助國小學生快速產出豐富的敘事內容、角色對白，甚至提供不同情境下化學現象的描述語句，大幅降低了國小學生的敘事門檻，使他們能將更多心力投入在 3D 模型的化學概念呈現與編程設計上。 透過 3D 建模，學生被迫將抽象的化學現象與過程轉譯為具體的虛擬模型，強化了空間感知與視覺化能力。透過 CoBlocks 編程，學生必須為化學反應或環境變化設計邏輯與規律，此即將化學原理轉化為運算模型的過程。 此外，聯合國永續發展指標（SDGs）的許多議題，如氣候行動（SDG 13）、海洋生態（SDG 14）等，其核心問題皆與化學物質的循環、反應、污染與治理息息相關。本研究提出一套整合性課程，利用 CoSpaces 的 […]

AI賦能下的跨領域化學教育創新： 以國小永續議題PBL課程為例 謝相如 屏東縣潮和國民小學 Email: shiangrus@gmail.com 摘要：本文旨在探討國小如何透過AI賦能與數位融入，推動以綠色化學為核心的SDGs永續教育，並發展PBL跨領域課程。學校行政透過全校性活動為紐帶，將覺察、探究、行動三個環節串聯，其中特別強調學生對日常生活中物質結構及材料科學的理解。我們導入生成式AI工具作為教師的教學副駕駛（Co-Pilot），優化課程設計，使其能更精準地融入化學反應、高分子材料等概念。研究結果顯示，AI不僅能提升教師的TPACK能力，更重要的是，它打通了跨領域PBL (Project-Based Learning)課程中自然科學，特別是基礎化學素養扎根的最後一哩路，有效提升學生對於週期表元素、酸鹼中和及廢棄物化學分解等議題的探究深度。本文將深入分析課程協作歷程，並提供未來國小階段推動化學教育普及化與數位轉型的建議。  跨領域化學教育的新趨勢 近年來，永續發展目標（SDGs）已成為全球教育的重點，其跨領域的特性為傳統學科教學帶來新的挑戰與機遇。如何在國小階段有效進行跨領域教學，同時確保學科基礎知識的扎根，是教育者必須面對的課題。本研究特別聚焦於化學教育，探討如何利用人工智慧（AI）與數位工具，將抽象的化學原理融入生活化的永續議題中。 傳統的國小自然課程雖涵蓋部分物質變化與能量轉換的內容，但缺乏系統性的化學視角。例如，當討論到SDG 12「負責任的消費與生產」時，學生需要理解不同塑膠的單體結構（如聚乙烯PE、聚對苯二甲酸乙二酯PET的高分子化學）及其回收難易度；當探討SDG 7「可負擔的潔淨能源」時，則需觸及氫氧燃料電池的電化學反應或鋰離子電池的儲能原理。這些化學知識正是讓永續行動得以科學化、系統化的關鍵。 本校透過PBL (Project-Based Learning)專案學習模式，將AI作為課程協作與知識轉化的核心工具，目的在於：(1) 探討AI如何賦能教師設計出整合化學與永續議題的PBL課程；(2) 分析數位融入對學生化學素養及永續行動力的影響；(3) 總結將基礎化學概念融入國小跨領域課程的實踐路徑。 AI賦能下的化學教育創新、PBL與永續素養的整合 當前化學教育的創新正由人工智慧（AI）與全球永續發展目標（SDGs）雙重驅動。AI在教育中的應用優勢顯著，特別體現在化學知識的轉譯與模擬層面，AI驅動的虛擬平臺能夠提供即時、個別化的化學反應模擬與數據分析回饋（MacDowell et al., 2024），有效提升學生對抽象概念的理解，進而改善學習成就（Choi et al., 2025）。此外，生成式AI作為「教師副駕駛」（Teacher Copilot），能快速生成分子結構視覺化圖像、跨學科教案與差異化考題，大幅提高備課效率，使教師能將更多精力投入於高層次思維引導（Seufert & Sonderegger, 2024）。然而，技術準確性與教師自我效能感的不足，仍是將科技學科教學知識（Technological Pedagogical & Content Knowledge, TPACK）轉化為實際教學行為的主要挑戰（Ismaniati et al., 2025; Kotoka & Kriek, 2023）。為實現永續教育目標，PBL被確立為理想的教學框架，其以真實問題為導向的特質，鼓勵學生透過跨學科專題（如綠色化學設計）解決全球性議題（如SDGs Goal 12, 13）（Yusupova et al., 2025）。在此整合路徑中，AI與資訊素養扮演能力放大器的角色：AI工具協助學生進行實驗數據建模與模擬（如污染物濃度預測），而資訊素養則確保學生能批判性地評估化學安全資料與科學資訊的真偽（Achimugu et al., 2023）。總體而言，未來化學教育的發展，在於透過系統性培訓和AI輔助系統，強化教師的化學教學內容科技知識（TPACK-C），並將 PBL 與 […]

AI賦能世代的跨域共學： A I工具融入環境化學與生態保育課程的教學應用 吳峯森 高雄市左營區屏山國民小學 r841110@psps.kh.edu.tw 摘要：AI人工智慧在教學上的應用，可以提供教師不同的融入與創新。本文的核心以環境化學為主軸，探討化學汙染對生態，特別是鳥類生態的影響。我們以認識環境中的化學用藥，從生態衝擊到保育行動的實踐，闡述人與自然環境之間的息息相關。課程中，學生透過與AI工具（如Google智慧鏡頭、Merlin App、ChatGpt、Gemini）的對話與查詢，探究並比較特定化學物質（如加保扶、DDT、滅鼠藥）對生態系統的影響，開啟自主探究的本能。再利用 5C策略（關懷 Care、創思 Creative、進取 Can-do、檢核 Check、循環 Cycle）的引導，讓學生將知識內化為實際行動，例如支持友善耕作農產品，大大的提升了教學效能，並符應了108課綱中強調的素養導向學習。 AI時代浪潮下的環境化學課題 面對AI時代浪潮的來襲，在教學現場上如果可以適時的融入與使用，且結合實地讓學生可以操作與學習，應該是可以事半功倍。學校的地理位置位於高雄市左營區半屏山旁，有豐富的地理與自然環境資源，鳥兒種類豐富，除了留鳥之外，更是南來北往候鳥的重要中繼站。然而，在鳥類過渡的過程中，環境中的化學汙染對牠們的遷徙與生存產生了極大的影響。 108課綱所希望學生學習的就是「素養」，結合了知識、能力和態度的學習成果展現。因此，在申請國立臺灣科學教育館的愛迪生出發科普專案後，我們開發了四節課的生態鳥類微課程，以學校出現的鳥類為主（目前紀錄到有43種）。課程結合AI的方便性、便捷性，不僅讓學生認識鳥類，更重要的目的是將環境化學(Agency for Toxic Substances and Disease Registry，2022)，如加保扶(Carbofuran)、Dichlorodiphenyl-trichloroethane（簡稱DDT，滴滴涕）、滅鼠藥等等影響鳥類生態的重要性納入課程之中，讓學生可以有初步的認識和理解，進而實踐於行動保育之中。 學生鳥類的拍攝來源是筆者於校內的兒童美術館鳥類攝影常設展的攝影作品為主。這樣學生練習翻拍與使用AI進行判別時，就不會容易出錯與產生迷思。感謝筆者任職學校同仁和場地的優質條件，有利發展這公民科學的微課程。 5C策略：引導環境化學素養的實施策略 本課程融入筆者開發之學校願景的5C策略(高雄市左營區屏山國民小學，2021)，旨在引導學生從環境觀察到化學汙染的探究與行動。即是關懷（Care）、創思（Creative）、進取（Can-do）、檢核（Check）和循環（Cycle），簡稱5C策略，茲分述如下(見表1)。 表1環境化學素養5C策略 策略 主軸 內容闡述（強調化學與探究） 關懷 (Care) 觀察環境與問題覺察 從日常周遭觀察環境中的異狀，如鳥類種類或聲音的變化，作為探究環境化學汙染影響的起點。 創思 (Creative) 運用AI工具與資源 思考如何運用 iPad、Google智慧鏡頭、Merlin App 等 AI 工具，快速查找與化學汙染或鳥類生態相關的詳細資料。 進取 (Can-do) 自主學習與知識建立 學生自主學習並定義相關名詞（如外來種、外來入侵種等），並補充說明網站資料需注意是否包含 gov、edu或org，確保資訊的可靠性，避免引用錯誤的化學或生態資訊。 檢核 (Check) 成果評量與行動展現 透過口頭分享報告，檢核學生是否達到學習目標，例如是否能夠實踐購買「老鷹紅豆」的友善環境行為。 循環 (Cycle) 教學反饋與課程修正 […]

《化學鑑原》之最新化學元素：銫、銣、鉈、銦 張澔 義守大學通識教育中心 changhao1975@gmail.com 摘要：1871年上海江南製造局出版的《化學鑑原》編譯當時最新被發現的銫、銣、鉈和銦四種化學元素的內容，這些元素在1860年至1863年間都是被剛剛問世的光譜儀所發現。然而《化學鑑原》的英文底本，Wells’ Principles and Applications of Chemistry，從1858出版直到1877年間發行，並沒有進行修訂補充介紹這四種元素。但是《化學鑑原》的編譯者傅蘭雅與徐壽，引用另一英文底本，Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments，引進西方最新的元素知識到中國來，這是在1870年的《化學初階》及1873年刻印的《化學指南》所沒有的內容。從某一個角度而言，在1875年鎵元素被發現之前，《化學鑑原》引進當時最新的元素知識。 前言 《化學鑑原》最常被討論的地方就是它的化學元素名詞，因為我們現今使用的元素命名方法便是來自此書（傅蘭雅、徐壽，1871，卷一，頁20），而且有30多種新造元素名詞源自此書（張澔，2001）。然而，這本書的重要性不只是在於中文化學命名方面，它也同時引進了當時最新的化學元素知識，如銫（Cesium, Cs）、銣（Rubidium, Rb）、鉈（Thallium, In） 與銦（Indium, Tl）等四元素名詞，前二元素在週期表為第1族（鹼金屬），而後二元素為第13族（硼族）。 《化學鑑原》是由傅蘭雅（John Fryer）口譯，徐壽筆述，1871年由上海江南製造局翻譯館出版。它的底本是美國政治經濟學家韋而司（David Ames Wells）所著的Wells’ Principles and Applications of Chemistry，這本書在1858年發行第一版，後來陸續再版，直到1877年的時候，依然是一本非常暢銷的化學教科書（Perkins, 1877）。但是這本很受歡迎的Wells化學書籍從未進行任何修訂，所以部分內容已經過時，例如在1860年到1863年之間被光譜儀所發現的四個元素：銫、銣、鉈、銦，就沒有被編輯在書中。 經文獻回顧，《化學鑑原》中銫、銣、鉈與銦四種元素的編撰內容來自1867年出版的《蒲陸山化學：無機和有機化學（附實驗）》（Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments）（張澔，2001），作者為蒲陸山（Charles L. Bloxam）。此書的有機部分是1875年出版《化學鑑原續編》的西文底本，而無機部分是1882年刊行的《化學鑑原補編》的底本。這本西文書是受師生歡迎的化學教科書，從1867年到1923年共發行11版。蒲陸山逝世後，便由他的兒子Arthur George Bloxam和Samuel Judd Lewis共同編輯。銫、銣、鉈與銦四種元素都是被當時剛發展出來的焰色光譜儀（flame spectroscope）所發現。這是一種透過稜鏡偵測觀察各種化學物質氣態時產生的彩色光譜的裝置，如圖1所示。 圖1：19世紀的焰色光譜儀裝置（引自Lockyer, 1873） 德國化學家本生（Robert Bunsen）和物理學家基爾霍夫（Gustav Kirchhoff）就是第一次應用這種光學儀器在化學檢測上的科學家。1860年，他們一塊合作發現到元素銫。隔年，他們使用同樣的方法發現元素銣。同年，英國化學家克魯克斯（William Crookes）發現元素鉈。1863年，德國化學家賴希（Ferdinand Reich）和里希特（Hieronymous Theodor […]

簡易比色計的發展A-濁度計的設計與實驗探究 廖旭茂 臺中市立大甲高級中等學校 教育部高中化學學科中心 nacl880626@gmail.com     摘要：本文介紹一款簡易濁度計，該濁度計使用紅外線IR LED作為光源與接收器，溶液樣品置於黑色比色盒的玻璃品內；不需撰寫程式編程，僅藉常用的三用電表，即可測量IR LED接收器所散色光的強弱，來紀錄比色盒中溶液濁度；此計由USB介面提供穩定的電源，搭配限流電阻與可變電阻，可調整入射光的強度與輸出訊號的強弱；在濁度4~100 NTU的標準液所製作的檢量線，相關係數R2可達0.9993，與商用的濁度計製作的檢量線0.9994相差無幾；若搭配可變電阻使用，在4~ 400 NTU的溶液製作的檢量線的相關可達0.9998，顯示可變電阻可降低入射光強度，適於偵測濁度更高溶液。   前言 108課綱選修化學V中的有機化學與應用科技課程中，安排了環境汙染與防治相關的主題，將常見水汙染的檢測（濁度、酸鹼度、導電度及溶氧度等）列入實驗之中。這些檢測項目都有可攜式的儀器可以添購，其金額約在數千至數萬元之間，其中濁度計的價格較為高昂，如果列入一般學生實驗，昂貴的購置成本（含多種濁度標準液），將對高中學校是一筆沉重的負擔；若使用創新的數位科技Arduino 平台，結合數位感測器-濁度計，價格著實降低大半，惟化學教師須具備跨界資通訊領域能力，這樣門檻不算太低，恐是另一種教學的阻力；因此研發出一種簡易、便宜，不需要撰寫程式即可測量、紀錄反應過程中濁度的變化的濁度計，是一項相當有挑戰性、有意義的目標。 本文將介紹一款簡易型濁度計，將盛裝取樣溶液的玻璃樣本瓶置入黑色的壓克力比色盒中，比色盒四方預留孔洞，其一做為紅外光LED甲（型號TSGH6210, 850nm）發射光源的駐紮安裝處；當紅外光LED正、負腳位兩端通入約1.5V的直流電後，進入溶液的紅外光會被溶液中顆粒大的膠體或懸浮微粒散射，散射光隨即於90度角處預留孔洞的另一紅外光LED乙接收器接收；此時以三用電表的連接紅外光LED乙的正、負兩極，因為光電效應使然，可直接測量出LED乙兩端電位差的存在；水中濁度越高，被散射的光越強，電位差則越大。簡易濁度計的相關設計示意圖如圖1所示。 圖1 圖左為簡易濁度計的外觀，圖右為設計圖 器材與藥品 一、器材 簡易濁度計實驗模組1組、三用電表、Vernier 濁度計（TRB-BTA）、Gravity 類比式濁度感測器、4毫升玻璃樣本瓶7個、5.00毫升移液器、移液吸頭。 二、藥品 所需溶液，A溶液的製備：六亞甲基四胺溶液(Hexamethylenetetramine solution)：將 10.0 g 六亞甲基四胺溶於RO水中，並稀釋至 100.0 mL。B溶液的製備：硫酸肼溶液(Hydrazine sulfate solution)：將 1.0 g （NH2）2 • H2SO4 溶於RO水中，並稀釋至 100.0 mL。   研究方法與步驟 一、常見濁度計原理 筆者搜尋文獻，並參考Arduino版的濁度感測器、Vernier專業商用濁度計等，兩者的外觀結構明顯不同；創客們常用的Arduino濁度感測器是利用波長910 nm紅外線作為光源，接收器為位於180o對向的紅外線光電晶體（IR phototransistor），紅外光檢測水中因總懸浮顆粒（Total suspended solids, TSS）含量的高低所造成的透光率與散射率的變化（總懸浮固體增加，溶液濁度上升）。其缺點是必須把感測器泡到水中，使用者甚至必須製作支撐架，使整個濁度器平穩地待在待測容器中，同時必須防止電線的連接處進水，造成濁度計度電路燒毀的風險。而商用濁度計亦使用不受溶液顏色干擾的紅外光為光源，測量的樣品則被放置到一個玻璃樣本瓶中；當紅外光通過樣品溶液時，水中懸浮顆粒會散射光線，接收器則位於90o方向的固定位置，來偵測散射光的強度；若偵測到的散射光越強，代表水的濁度越高（Turbidity, 2025）；其優點為準確、並備有標準液隨時提供校正，惟價格昂貴，高中學校難以普遍購置，圖2為兩種濁度計的外觀。 圖2 圖左為arduino用濁度感測器，圖右為Vernier […]